Anatomija-Leksikon

Deoksiribonukleinska kislina - DNA

Sinonimi

Sinonimi

Genetski material, geni, genetski prstni odtis

Angleščina: Deoksiribonukleinska kislina (DNS)

opredelitev

DNK je gradbeno navodilo za telo vsakega živega bitja (sesalcev, bakterij), Gobe Itd.). V celoti ustreza našim genom in je potreben za splošne značilnosti živega bitja, kot je število nog in rok, pa tudi posamezne značilnosti, kot je barva las.
Podobno kot naš prstni odtis je tudi DNK vsake osebe drugačen in je odvisen od DNK naših staršev. Tu sta izjema identični dvojčki: Imata identično DNK.

Groba struktura DNK

Pri ljudeh je DNK v vsaki celici telesa Celično jedro (jedro) vsebujejo. V živih bitjih, ki nimajo jedra, kot so bakterije ali Gobe, DNK je izpostavljen v celičnem prostoru (CitoplazmaCelično jedro, ki je le pribl. 5-15 µm tako se meri srce naših celic. Naši geni so v obliki DNK v 46 kromosomih. Okoli pribl. 2m dolga DNK Pakiranje v drobno jedro pomeni stabilizacijo Beljakovine in encimi stisnjeni v spirale, zanke in tuljave.

Tako več genov na enem niti DNK tvori enega 46 Kromosomi v obliki črke X. Polovico 46 kromosomov sestavljajo kromosomi matere, polovico pa očetovi kromosomi. Aktivacija genov pa je veliko bolj zapletena, zato otrokove lastnosti niso natančne 50% je mogoče zaslediti do vsakega starša.

Poleg DNK v obliki Kromosomi v celičnem jedru je več krožne DNK v "Energetske elektrarne"Od celic den Mitohondrije.
Ta krog DNK se prenaša samo od matere do otroka.

Ponazoritev DNK

Struktura DNK, DNK
Deoksiribonukleinska kislina
Deoksiribonukleinska kislina
Dvojni pramen (vijačnica)

Citozin
Timijan
Adenin
Gvanine
fosfat
sladkorja
Vodikova vez
Osnovni pari
Nukleotid
a - pirimidinske baze
b - purinske podlage
A - T: 2H mostovi
G - C: 3H mostovi

Pregled vseh Dr-Gumpert slik najdete na: medicinske ilustracije

Podrobna struktura DNK

DNK si lahko predstavljate kot dvojni pramen, ki je zgrajen kot spiralno stopnišče. Ta dvojna vijačnica je nekoliko neenakomerna, tako da je med stopnicami spiralnega stopnišča vedno večja in manjša razdalja (velike in majhne brazde).

Nastanitve te lestve se izmenično oblikujejo:

ostanek sladkorja (Deoksiriboza) in
ostanek fosfata.

Nasloni imajo eno od štirih možnih podstavkov. Tako dve podlagi tvorita korak. Baze same so povezane z vodikovimi vezmi.

Ta struktura pojasnjuje ime DNK: deoksiriboza (= sladkorja) + Nucleic (= od Celično jedro) + Kislina / kislina (= skupni naboj hrbtenice sladkorja-fosfata).

Podstavki so obročasto različnih kemičnih struktur z ustreznimi funkcijami kemičnega vezanja. V DNK so samo štiri različne baze.

Citozin in timin (nadomeščen z uracilom v RNK) sta tako imenovani pirimidinski bazi in imata obroč v svoji strukturi.
Purine podlage imajo na drugi strani dva obroča v svoji strukturi. V DNK jih imenujemo adenin in gvanin.

Obstaja le ena možnost kombiniranja obeh podlag, ki skupaj tvorita korak.

Vedno je purinska baza povezana s pirimidinsko bazo. Citozin zaradi kemijske strukture vedno tvori komplementarne bazne pare z gvaninom, adenin pa s timinom.

Podrobnejše informacije o tej temi si lahko preberete pod: Telomeres - anatomija, delovanje in bolezni

DNK baze

Pridite v DNK 4 različne podlage pred.
Sem spadajo baze, pridobljene iz pirimidina z le enim obročkom (citozin in timin), in baze purina z dvema obročkoma (adenin in gvanin).

Te baze so vsaka s sladkorjem in a Molekula fosfata vezani in jih potem imenujemo tudi adeninski nukleotid ali citozin nukleotid. Ta sklopitev sladkorja in fosfata je potrebna, da se posamezne baze lahko povežejo in tvorijo dolg pramen DNK. Sladkor in izmenično v verigi DNK fosfat tvorijo stranske elemente lestve DNK. Ravni DNK so sestavljene iz štirih različnih baz, ki kažejo navznoter.
Vedno gresta adenin in timin. Guanin in citozin tvorita tako imenovano komplementarno osnovno seznanjanje.
Baze DNK so povezane s tako imenovanimi vodikovimi vezmi. Par adenin-timin ima dve, gvanin-citozinski par pa tri od teh vezi.

DNA polimeraza

DNK polimeraza je a encimki lahko povežejo nukleotide skupaj in tako ustvarijo nov niz DNK.
DNA polimeraza lahko deluje le, če se drug encim (druga DNK polimeraza) imenuje a "Primer"tj. nastala je zaganjalna molekula za dejansko DNK polimerazo.
DNA polimeraza se nato pritrdi na prosti konec molekule sladkorja znotraj enega nukleotida in ta sladkor poveže s fosfatom naslednjega nukleotida.
DNK polimeraza predstavlja v okviru Podvajanje DNK (Podvajanje DNK v procesu delitve celic) ustvari nove molekule DNK z odčitavanjem obstoječega verige DNK in sintetiziranjem ustreznega nasprotnega hčerinskega niza. Da bi DNK polimeraza prišla do »matičnega sklopa«, mora dejansko dvoverižna DNK iti skozi pripravljalno replikacijo DNK Encimi biti ranjen.

Poleg DNK polimeraz, ki sodelujejo pri podvajanju DNK, obstajajo tudi DNK polimeraze, ki lahko popravijo pokvarjena ali nepravilno kopirana področja.

DNK kot material in njegovi produkti

Da bi zagotovili rast in razvoj našega telesa, mora imeti dedovanje naših genov in proizvodnjo potrebnih celic in beljakovin, delitev celic (mejoza, mitoza). Potrebni procesi, skozi katere mora preiti naša DNK, so prikazani v pregledu:

Podvajanje:

Cilj podvajanja je podvajanje našega genskega materiala (DNK) v celičnem jedru, preden se celice razdelijo. Kromosomi se odvajajo delno, tako da se encimi lahko pritrdijo na DNK.
Dvojni niz nasprotnega DNK se odpre tako, da obe bazi nista več povezani drug z drugim. Vsako stran ograje ali podlage preberejo različni encimi in dopolni dopolnilna osnova, vključno z ograjo. Tako nastaneta dva enaka dvojna niza DNK, ki se porazdelijo med dve hčerinski celici.

Transkripcija:

Tako kot replikacija tudi v jedru poteka prepisovanje. Cilj je prepisati osnovno kodo DNK v mRNA (glasnik ribonukleinske kisline). Timiin nadomešča uracil in deli DNK, ki ne kodirajo beljakovin, podobno kot prostor, so izrezani. Posledično je mRNA, ki se zdaj prevaža iz celicnega jedra, bistveno krajša od DNK in ima samo en sklop.

Prevod:

Če je mRNA zdaj prispela v celicni prostor, se ključ odčita iz baz. Ta proces poteka na ribosomih. Tri baze (Osnovna trojka) povzroči kodo za aminokislino. Uporabljamo skupno 20 različnih aminokislin. Ko je mRNA prebrana, se niz aminokislin ustvari z beljakovinami, ki se bodisi uporabljajo v sami celici bodisi pošljejo v ciljni organ.

Mutacije:

Pri množenju in branju DNK lahko pride do bolj ali manj resnih napak. V celici je približno 10.000 do 1.000.000 škode na dan, ki jo lahko ponavadi popravimo z popravljalnimi encimi, tako da napake ne vplivajo na celico.

Če je izdelek, to je protein, kljub mutaciji nespremenjen, potem pride do tihe mutacije. Če pa se beljakovina spremeni, se bolezen pogosto razvije. Na primer, UV-sevanje (sončna svetloba) pomeni, da škode na timijanski osnovi ni mogoče popraviti. Rezultat je lahko kožni rak.
Mutacije pa ni nujno, da so povezane z boleznijo. Organizem lahko tudi spremenite v njegovo korist. Mutacije so velik del evolucije, saj se organizmi dolgoročno lahko prilagodijo svojemu okolju le z mutacijami.

Obstajajo različne vrste mutacij, ki se lahko pojavijo spontano v različnih fazah celičnega cikla. Na primer, če je gen pokvarjen, ga imenujemo genska mutacija. Če pa napaka prizadene določene kromosome ali dele kromosomov, potem gre za mutacijo kromosomov. Če je prizadeto število kromosomov, to vodi do mutacije genoma.

Več o tem preberite pod: Aromeracija kromosomov - kaj to pomeni?

Podvajanje DNK

The cilj podvajanje DNK je Podvajanje obstoječe DNK.
Med delitvijo celic bo Celični DNK se je natančno podvojil in nato razporejena na obe hčerinski celici.

Podvojitev DNK poteka po t.i. polkonservativno načelo namesto, torej po začetnem Odvijanje DNK prvotni niz DNK skozi a Encim (helikaza) je ločen in vsak od teh dveh "originalnih niti" služi kot predloga za nov pramen DNK.

The DNA polimeraza je encim, ki je odgovoren za Sinteza novega odgovornega pramena je. Ker se nasprotne baze verige DNA medsebojno dopolnjujejo, lahko DNK polimeraza uporabi obstoječi "prvotni pramen", da razporedi proste baze v celici v pravilnem vrstnem redu in tako oblikuje novo dvojno verigo DNK.

Po tem natančnem podvojitvi DNK, se dve hčerinski prameniki zdaj vsebujejo iste genetske informacije, na obeh celicahki jih povzroči delitev celic, razdeljena. Tako so tudi dve enaki hčerinski celici nastala iz njega.

Zgodovina DNK

Dolgo časa ni bilo jasno, katere strukture v telesu so odgovorne za prenos našega genskega materiala. Zahvaljujoč Švicarju Friedrichu Miescherju je bila raziskava leta 1869 poudarek na vsebnosti celicnega jedra.

Leta 1919 je litovski Phoebus Levene odkril osnove, ostanke sladkorja in fosfata kot gradbeni material naših genov. Kanadčan Oswald Avery je uspel dokazati, da je DNK in ne beljakovine dejansko odgovoren za prenos genov leta 1943 z bakterijskimi poskusi.
Američan James Watson in Britanec Francis Crick sta leta 1953 končala raziskovalni maraton, ki se je razširil po številnih državah. Bili so prvi, s pomočjo Rosalind Franklin (Britanci) Rentgenski žarki DNK, model dvojne vijačnice DNA, ki vključuje purinske in pirimidinske baze, ostanke sladkorja in fosfata. Kljub temu pa rentgenske žarke Rosalind Franklin ni objavila sama, temveč njen kolega Maurice Wilkins. Wilkins je leta 1962 prejel Nobelovo nagrado za medicino, skupaj z Watsonom in Crickom. Franklin je na tej točki že umrl, zato ga ni bilo več mogoče imenovati.

Ta tema vas lahko zanima tudi: Kromatin

Pomen odkritja DNK danes

Nekaj krvi na prizorišču lahko obsodi storilca.

Kriminologija:

Ali bo sumljiv material, kot je

Kri,
Semen oz
las

Najdeno na kraju zločina ali na žrtvi, se lahko iz njega odvzame DNK. Poleg genov DNK vsebuje več odsekov, ki so sestavljeni iz pogostih ponovitev baz, ki ne kodirajo gena. Ti cutceni služijo kot genetski prstni odtis, ker so zelo spremenljivi. Geni pa so pri vseh ljudeh skoraj enaki.

Če s pomočjo encimov razrežete DNK, nastane veliko majhnih kosov DNK, imenovanih tudi mikrosateliti. Če primerjamo značilni vzorec mikrosatelitov (fragmenti DNK) osumljenca (npr. Iz vzorca sline) z vzorcem obstoječega materiala, obstaja velika verjetnost, da se storilca prepozna, če se ujemata. Načelo je podobno kot pri prstnem odtisu.

Test očetovstva:

Tudi tu se dolžina otrokovih mikrosatelitov primerja z dolžino možnega očeta. Če se ujemata, je očetovstvo zelo verjetno (glej tudi: Kriminologija).

Projekt človeškega genoma (HGP):

Leta 1990 se je začel projekt človeškega genoma. James Watson je sprva vodil projekt, da bi razvozlal celotno kodo DNK. Od aprila 2003 velja, da je človeški genom popolnoma dešifriran. Približno 21.000 genov bi lahko bilo dodeljenih 3,2 milijardam osnovnih parov. Vsota vseh genov, genoma, je odgovorna za nekaj sto tisoč beljakovin.

Sekvenciranje DNK

Pri sekvenciranju DNK se uporabljajo biokemijske metode za določanje vrstnega reda nukleotidov (molekule DNK s sladkorjem in fosfatom) v molekuli DNK.

Najpogostejša metoda je ta Metoda prenehanja nevarne verige.
Ker DNK sestavljajo štiri različne podlage, so narejeni štirje različni pristopi. DNK, ki ga je treba sekvencirati, je v vsakem pristopu Primer (Začetna molekula za sekvenciranje), DNK polimeraza (encim, ki širi DNK) in mešanica vseh štirih nukleotidov. Vendar je v vsakem od teh štirih pristopov drugačna baza kemijsko spremenjena tako, da se lahko vključi, vendar ne nudi točke napada za DNA polimerazo. Torej pride do Prekinitev verige.
Ta metoda ustvarja fragmente DNK različnih dolžin, ki jih nato nadomesti t.i. Gelna elektroforeza kemično ločeni glede na njihovo dolžino. Tako dobljeno razvrščanje lahko prevedemo v zaporedje nukleotidov v sekvenciranem segmentu DNK tako, da vsako bazo označimo z drugačno fluorescentno barvo.

Hibridizacija DNA

Hibridizacija DNA je a molekularno genetska metodaki se uporablja za ustvarjanje Dokažite podobnost med dvema posameznima nitkama DNA različnega izvora.

Ta metoda uporablja dejstvo, da je dvojni niz DNA vedno sestavljen iz dveh komplementarnih enojnih niti.
Bolj podobna sta oba enojna pramena so med seboj, več baz tvori trdno povezavo (vodikove vezi) z nasprotno bazo ali več nastane več baznih parov.

Med dvema vejama DNA, ki imata različno zaporedje baz, ne bo nobenega združevanja baz.

The relativno število povezav zdaj lahko prek Določitev tališča, v katerem je na novo ustvarjena dvojna nit DNA.
Višja je tališče laži, bolj komplementarne podlage so med seboj tvorile vodikove vezi in bolj sta si podobna dva enojna pramena.

Ta postopek se lahko uporablja tudi za Zaznavanje specifičnega osnovnega zaporedja v mešanici DNK se uporablja. Zmoreš umetno oblikovana Kosi DNK označeni s (fluorescentno) barvilom postati. Te nato služijo za identifikacijo ustreznega osnovnega zaporedja in tako lahko postanejo vidne.

Raziskovalni cilji

Po zaključku Projekt človeškega genoma Zdaj raziskovalci poskušajo posamezne gene dodeliti po njihovem pomenu za človeško telo.
Po eni strani poskušajo narediti zaključke Pojav bolezni in terapija Po drugi strani pa lahko s primerjavo človeške DNK z DNK drugih živih bitij upamo, da bomo lažje ponazorili evolucijske mehanizme.